湖北省電建一公司四川華鎣山項目QC小組--提高P91厚壁管根部焊接質(zhì)量要點(共13頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上提 高 P91厚 壁 管 根 部 焊 接 質(zhì) 量湖北電建一公司四川華鎣山項目QC小組一、 小組概況小組名稱四川華瑩山項目QC小組注冊號DYS-2005-3小組類型現(xiàn)場型注冊時間2005年3月成立時間2005年3月活動時間2005.3月2006.1月小組組長：張登峰 活動指導(dǎo)：文萍、張玲玲小組成員受TQC理論教育時間：50個小時課題名稱：提高P91厚壁管根部焊接質(zhì)量小組成員：姓名性別年齡文化程度職務(wù)組內(nèi)分工張登峰男35大專專 工組長馮金德男42中技焊接技師副組長鄭先炎男36中技高級工P91焊接張明華男35中技高級工P91焊接李朝陽男24大學(xué)技術(shù)員組織、協(xié)調(diào)陳世強男45中

2、技技 師坡口加工宰紅星男39中技主 任無損檢驗包建慧男38中技技 師熱處理二、 工程簡介： 四川華鎣山電廠本期工程設(shè)計規(guī)模為2×300MW燃煤機組。我公司承擔(dān)32#機組的安裝工作，計劃開工日期2004年12月15日，發(fā)電竣工日期2006年2月30日。總工期 14個半月。本工程位于四川盆地東部，地處亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和、雨量充沛、濕度較大，年平均氣溫在1618之間，年平均降雨量在9501200mm之間。由美國進口的SA335 P91鋼屬是一種新型的高強度馬氏體耐熱鋼。本項目主蒸汽管道系統(tǒng)使用P91鋼代替?zhèn)鹘y(tǒng)的耐熱鋼。主蒸汽管的壁厚也由傳統(tǒng)鋼的110mm減為現(xiàn)在50mm。高溫耐

3、熱強度性更高，系統(tǒng)穩(wěn)定運行時間更長。但P91鋼對焊前預(yù)熱、層間溫度、和焊后熱處理都比傳統(tǒng)耐熱鋼的要求更高，焊接工藝過程也更復(fù)雜。目前在國內(nèi)300MW機組主蒸汽管及600MW機組主蒸汽管、再熱熱段管中正在大范圍的推廣使用該材料。本項目四川華鎣山300MW機組P91焊口數(shù)量51個，最大壁厚50mm。應(yīng)用在高壓蒸汽管道系統(tǒng)，蒸汽工作壓力16.67MPa,工作溫度537。三、 選題理由：1、P91鋼屬新型耐熱鋼材料，在我國發(fā)電廠中使用的時間不長，其焊接工藝過程還需多方面總結(jié)和完善。2、高壓蒸汽管道系統(tǒng)長期在高溫、高壓狀況下運行，根層焊縫質(zhì)量直接影響該系統(tǒng)管道的使用壽命。3、SA335 P91鋼含Cr9

4、.5%,機械加工不易。又不允許使用熱切割，因此根部焊接缺陷清除困難。4、返工焊接工藝復(fù)雜。特別當(dāng)焊接缺陷出現(xiàn)在根部時，返工容易造成二次不合格。由以上幾點可以看出，減少P91厚壁管根部焊接缺陷,可以提高機組穩(wěn)定運行。P91厚壁管根部產(chǎn)生超標(biāo)焊接缺陷，會造成人力、物力極大浪費，影響整個工程的順利進行。因此我們決定以提高P91厚壁管根部焊接質(zhì)量為課題,開展QC小組活動。四、 現(xiàn)狀調(diào)查：我們對P91厚壁管焊接根部缺陷分布情況進行了統(tǒng)計，夾渣（包括夾絲、根部燒穿夾渣）占69%、坡口未熔19%、根部氧化12%。如圖所示：坡口未熔19%根部氧化12%夾 渣（包括夾絲、根部燒穿夾渣）69%五、 目標(biāo)設(shè)定：本次

5、QC小組活動目標(biāo)：改進P91厚壁管根部焊接工藝；提高P91厚壁管根部焊接質(zhì)量，使P91厚壁管根部焊縫一次合格率達(dá)100%。六、 可行性論證1、P91焊接根部夾渣、未熔及根部氧化。通過改變送絲角度、加工合理的坡口角度和鈍邊及采用多層焊接充氬等措施，完全可以防止P91根部焊接缺陷的產(chǎn)生。2、有項目部領(lǐng)導(dǎo)的支持。本QC小組成員由專責(zé)工程師、技術(shù)員及經(jīng)驗豐富的技師、金屬檢驗人員組成。我們有信心完成本次QC活動所確定的目標(biāo)。七、 原因分析：小組成員從人、機、料、法、環(huán)五個方面進行了分析，共找出8條末端影響因素如下：人人P91厚壁管根部焊接缺陷產(chǎn)生的原因部分焊工無P91施焊經(jīng)驗部分焊工無P91施焊經(jīng)驗機使

6、用普通逆變焊機氬弧焊接采用的焊接材料焊工不適應(yīng)料打底填絲角度不當(dāng)易燒穿區(qū)域打底厚度不夠法管內(nèi)充氬保護不完全加工的鈍邊及坡口角度不當(dāng)環(huán)高空作業(yè)，焊接難度增加 圖二 根部焊接缺陷產(chǎn)生原因制圖人： 張登峰 時 間：2005年5月八、 要因確認(rèn)：組織小組成員對以上8條末端影響因素逐一進行分析如下：原因1：部分焊工無現(xiàn)場P91施焊經(jīng)驗通過加強焊工上崗前的培訓(xùn)，并組織焊工互相交流和學(xué)習(xí)，可以解決。結(jié)論：非主要原因原因2：使用普通逆變焊機進行P91氬弧焊接使用一般逆變焊機在根部打底起弧時需要從坡口一側(cè)較遠(yuǎn)處引弧。起弧處容易產(chǎn)生夾雜及損傷坡口，在收弧時也同樣如此，并容易產(chǎn)生收弧裂紋。本項目采用先進的脈沖高頻引

7、弧焊機進行根部氬弧焊接，可以有效的控制起弧和收弧質(zhì)量，避免了因焊機原因產(chǎn)生的焊接缺陷。結(jié)論：非主要原因原因3：采用的P91焊接材料與培訓(xùn)使用的焊材不一致，焊工不適應(yīng)本項目采用英國進口焊材與培訓(xùn)時所使用的焊材一致。焊工能適應(yīng)。結(jié)論：非主要原因原因4：P91打底采用外填絲或內(nèi)填絲角度不當(dāng)。圖三 外填絲示意圖 內(nèi)填絲示意圖如上圖所示，采用外填絲或內(nèi)填絲角度不當(dāng)時，會影響焊工視線和氬弧焊槍操作。焊絲是由外向內(nèi)送，不能完全觀察到熔池底部，焊縫背部的成形需憑焊工個人經(jīng)驗來控制。P91鋼焊接由于其熔池鐵水特別粘稠，因此更容易出現(xiàn)根部夾絲和根部焊瘤。需通過焊接試驗來確定最佳角度。結(jié)論：是主要原因原因5：易擊穿

8、區(qū)域氬弧焊打底厚度不夠，容易產(chǎn)生多種焊接缺陷通常P91管氬弧焊接兩層就進行電焊作業(yè)，極易由于此區(qū)域焊縫厚度的不勻造成該區(qū)域被電焊弧擊穿。在擊穿處產(chǎn)生夾渣、未熔及根部氧化。圖四 容易擊穿區(qū)域示意圖結(jié)論：是主要原因原因6：鈍邊厚度及坡口角度加工不當(dāng)，容易出現(xiàn)根部坡口未熔圖五 一般圖紙及規(guī)范推薦的雙“V”型加工圖由于P91管焊接鐵水粘稠，流動性差，熔深較淺，熔池中心散熱快，因此如按規(guī)范推薦的尺寸加工（如上圖所示：采用2mm厚的鈍邊及根部40°的坡口角度），由于其第二“V”型角區(qū)域厚，操作稍有不慎，根部氬弧焊打底時容易產(chǎn)生坡口未熔。以往是在現(xiàn)場用角向磨光機將其鈍邊磨薄，角度變小，而現(xiàn)場手工打

9、磨造成的鈍邊厚度及根部坡口角度不勻，同樣給根部打底帶來不確定因素。結(jié)論：是主要原因原因7：P91管焊接過程充氬保護不完全合金成分較復(fù)雜的管子，特別是含Cr量較高時。在焊接過程中，由于Cr元素與氧的親和力強，焊縫背部容易出現(xiàn)成形不良、粗糙、并有顆粒出現(xiàn)的過燒氧化現(xiàn)象，一般采用在打底時管內(nèi)充氬保護來避免。通常P91管焊接只在根部第一、二層焊接時充氬保護，進行第三層焊接時，焊縫背部依然會在高溫下和空氣接觸，局部較薄處仍可能產(chǎn)生過燒現(xiàn)象。結(jié)論：是主要原因原因7：高空作業(yè)，焊接難度增加現(xiàn)場采用增大、加固焊接高空作業(yè)平臺，減少焊接作業(yè)環(huán)境所造成的影響。結(jié)論：非主要原因九、 制定對策：針對以上四條主要原因，

10、小組成員制定了相應(yīng)的對策：序號要 因現(xiàn)狀對策目標(biāo)責(zé)任人完成時間1打底采用外填絲或內(nèi)填絲角度不當(dāng)填絲角度和方法不一要求P91根部第一層打底焊接必須采用內(nèi)填絲，并通過試驗來確定最佳內(nèi)填絲角度范圍保證熔池處于視線的最佳觀察角度鄭先炎張明華李朝陽2005.42氬弧焊打底厚度不夠氬弧焊打底兩層即進行電焊在易擊穿區(qū)域要求第三層仍采用氬弧焊填充，確保根部不被擊穿使易擊穿區(qū)域焊縫厚度均勻達(dá)到7-8mm鄭先炎張明華李朝陽2005.43鈍邊及坡口角度尺寸加工不當(dāng)加工的鈍邊厚度及坡口角度偏大通過試樣試驗方法來確定最佳鈍邊厚度及坡口角度現(xiàn)場使用的坡口鈍邊及角度最佳鄭先炎張明華宰紅星陳世強2005.44管內(nèi)充氬保護不完

11、全根部兩層充氬保護第三層焊接時背部仍進行充氬保護根部焊縫無氧化現(xiàn)象鄭先炎張明華2005.4十、 實施情況根據(jù)制定對策，我們實施的情況如下：1、加工P91規(guī)格為455×50試樣管，由鄭先炎和張明華施焊。通過試驗比較，確定最佳內(nèi)送絲的角度為30°80°（如下圖所示）。采用此范圍角度送絲，可得到最佳熔池觀測角度。試驗結(jié)果顯示根部未出現(xiàn)夾絲現(xiàn)象。焊縫背部表面成型平整。圖六 送絲角度示意圖2、試驗結(jié)果證明在易擊穿區(qū)域第三層焊接時改電焊為氬弧焊填充后，由于該區(qū)域焊縫厚度均勻的達(dá)到了7-8mm，不易被擊穿。避免了因擊穿而產(chǎn)生的焊接缺陷。圖七 易擊穿區(qū)域示意圖3、通過比較試驗，確

12、定P91焊接鈍邊控制在0.5mm以下，第二“V”形的角度控制在30°左右為最佳，通過試驗室無損探傷檢查效果良好。直接采用薄鈍邊焊接法，解決了因坡口尺寸加工不當(dāng)產(chǎn)生的根部焊接缺陷。改進后的坡口加工圖如下：圖八 改進后的坡口加工圖4、試樣試驗結(jié)果顯示，只在第一、二層焊接時充氬保護，觀察到根部焊縫局部仍有氧化現(xiàn)象發(fā)生。而在第三層焊接作業(yè)時，繼續(xù)進行充氬保護后，未再產(chǎn)生任何根部過燒現(xiàn)象?，F(xiàn)場采用三層焊接充氬保護，確保根部不出現(xiàn)氧化過燒。通過以上P91管焊接試驗確定了最佳填絲角度，坡口加工尺寸及其他經(jīng)改進后的工藝措施，我們將其編入P91焊接工藝卡，指導(dǎo)并應(yīng)用在P91焊接施工過程中。十一、 效果

13、檢查及效益論證由我公司承擔(dān)的四川國電華鎣山32#機組，P91的焊接從2005年4月份開始至2005年12月份全部完成。小組對本項目P91的焊接做了全面的檢查，總結(jié)如下：1、施工質(zhì)量本項目共有P91大徑厚壁管51個，施工過程中間多次接受了業(yè)主、監(jiān)理單位的檢查及旁證，改進后的工藝過程得到了高度評價和認(rèn)可。所有P91焊縫無損檢測結(jié)果：焊縫根部過渡平整圓滑，探傷根部質(zhì)量為優(yōu)良；無損檢驗一次合格率100%。達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。2、經(jīng)濟效益：A、直接經(jīng)濟效益：按以往返修率2%計算，51個焊口，產(chǎn)生一次返修。返修一次需：熱處理工頻臺班2個，金屬超聲波探傷儀臺班1個，焊機臺班1個；熱處理工12個工日，P91焊工1

14、個工日，金屬檢驗人員2個工日、焊縫返工打磨人員2個工日，坡口鈍邊及坡口角度打磨50個工日；焊條消耗3公斤（每公斤135元）。約合人民幣1.2萬元。B、間接效益：提高了電廠主蒸汽管道系統(tǒng)的可靠運行。為我公司在即將進行的四臺600MW機組大量的P91焊接積累了經(jīng)驗。3、社會效益：本QC成果得到了業(yè)主、監(jiān)理單位的高度評價。為我公司在西部電建市場樹立良好的聲譽起到了積極的作用。 小組成員受到了鍛煉，提高了素質(zhì)，加強了團結(jié)和協(xié)作精神。十二、 鞏固措施：我們將本次QC成果編入P91焊接作業(yè)指導(dǎo)書，并上報公司工程部備案，用以指導(dǎo)以后工程中P91厚壁管根部的焊接。十三、 下一步打算我公司陸續(xù)開工的重慶珞璜、湖

15、北荊門、襄樊、大別山發(fā)電廠四臺600MW機組，每單臺機組P91的焊縫數(shù)量將達(dá)到400余條，如何提高P91管層間溫度控制的準(zhǔn)確度，將是我們下一步的攻關(guān)重點。附：1、P91焊接工藝卡2、超聲波探傷報告P91焊接工藝卡編號：HJG-P91工程名稱四川華鎣山發(fā)電廠2×300MW機組工程類別A3評定報告編號HJG-012A、B適用項目主蒸汽管道焊接方法GTAW+SMAW自動化等級手 工接頭形式 雙V型（無襯墊）焊接位置2G/5G母材類別坡口尺寸加工示意圖點固方式示意圖適用的母材牌號P91工件直徑范圍338.8-455保護氣體種類Ar (純度99.95%)厚度范圍32.3-50mm流量正面10-

16、15，背面10-20 L/min填充金屬牌號規(guī)格電極牌號WCe-20焊絲9CrMoV-N 2.4規(guī)格2.5焊條Chromet 9MV-N3.2預(yù)熱焊后熱處理焊接技術(shù)溫度180-220250-300恒溫溫度750-770焊機型號ZX7-400型噴嘴尺寸M10-60x8x1時間/恒溫時間4.0h有無擺動擺動層、道數(shù)8層11道/9層14道/15層32道后熱處理升降溫速度具體見熱處理工藝卡焊前清理機械方法清理焊絲、坡口表面及內(nèi)外壁溫度/加熱寬度每側(cè)不小于150mm層間清理機械方法清理層間熔渣、飛濺時間/保溫寬度每側(cè)不小于250mm焊接工藝參數(shù)焊層焊接方法填充金屬電源電弧電壓單焊層厚度牌號直徑極性安培封

17、底層GTAW9CrMoV-N2.4直流正接120-130A10-12V2.5-3mm第二層GTAW9CrMoV-N2.4直流正接120-130A10-12V3mm第3層GTAW9CrMoV-N2.4直流正接120-130A10-12V3mm中間層SMAWChromet 9MV-N3.2直流反接100-125A22-24V3-4.0mm蓋面層SMAWChromet 9MV-N3.2直流反接100-120A22-24V3-3.5mm焊接速度打底55-60mm/min，電焊120-160 mm/min備注1、內(nèi)填絲角度30-80度。2、第3層焊接時繼續(xù)充氬保護。編制李朝陽日期 2005.04.20審核張登峰日期2005.04.21超 聲 波 探 傷 報 告(MS302-R32a-HJZX) No：工程名稱四川華鎣山發(fā)電廠2×300MW機組報告編號HYSGC-UT-07-01產(chǎn)品名稱主蒸汽管道委托單位熱機焊接試件材料A335P91委托單號C試件規(guī)格458.6×44mm、455×50mm焊接方法TIG/SMAW探傷條件儀器型號